[发明专利]光学测量参考装置

说明书

本公开涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种光学测量参考装置。包括至少四个靶标和至少一个主体支撑结构，每个靶标均包括与主体支撑结构连接的固定部、远离主体支撑结构的端头部以及位于固定部与端头部之间的侧端部，侧端部上设有至少一组第一标记点，每组第一标记点的中心均位于同一平面上，同一组的第一标记点的中心所在平面平行于相对应的靶标所在的球体的切平面，主体支撑结构上设有安装部。本公开通过对靶标以及靶标上标记点的位置进行设置，可满足全方位无死角的任意观测角度需求，并将其模块化，从而在保证测量精度和可靠性的同时，有效提升了技术的适用性和效率，并大幅降低了技术门槛和方案成本。

技术领域

本公开涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种光学测量参考装置。

背景技术

光学三维测量技术具有高效便捷、精度高、实时性好的特点，越来越广泛地被应用于各个领域。基于立体视觉原理的目标定位和姿态测量是一种重要的光学三维测量技术，其原理是在观测目标上或在与观测目标绑定的物体上设置多个特征点，计算特征点在基准坐标系下的坐标，并通过这些特征点三维坐标进一步描述目标体在基准坐标系下的位姿或位姿变化。这种光学位姿测量技术已经成为VR、机器人、工业动态测量等领域关注的核心技术之一，便捷性、可靠性和精度是衡量该技术性能的重要指标，在当前光学测量原理和观测设备技术水平相当的条件下，决定其性能优劣的关键往往在于标记目标物的技术方案。

目前常见的标记目标物的方案有以下几种：

1、利用平面标记点直接标记目标。将多个平面标记点布置于物体表面，通常采用粘贴、镶嵌等方式以确保标记点与目标相对固定；

但是，平面标记点空间可视角度小，通常需要布置足够多的标记点，每次布置完标记点后还需要专业的测量工具获取所有标记点的坐标，才能满足后续位姿测量的需要，大幅增加了测量前准备工作的时间和硬件成本，准备工作效率低甚至导致在很多场合，例如，流水线作业等环境下无法实用。

其次，平面标记点直接标记法要求较高的技术门槛，标记点如何布局很大程度上决定了测量的精度和可靠性，布局不合理可能造成精度下降，标记点少了可能导致某些角度无法获取测量数据，标记点多了会使准备工序工作量增加，从而降低效率。

由于很难同时找到一种科学的量化描述方式指导用户操作，因此往往对用户有较高的技术经验要求，这也制约了该方案的适用性。

2、利用球形标记直接标记目标。将多个呈空间球状的标记物置于物体表面，固定方式与平面标记点类似；

该方案面临着平面标记点直接标记目标类似的问题，不同的是球形标记空间可视角度较大，可以减少标记的使用，但随之也带来其它问题，如：由于空间遮挡、受背景光干扰造成边界混淆导致的精度损失的问题，以及球形标记的固定方式更加复杂，固定方案本身也增加了系统设计的难度和复杂性，且球型标记的精度较高，标记球制造工艺难、成本较高。

3、订制带标记点的辅助物间接标记目标。订制辅助物并在辅助物上布置标记点，再将辅助物与目标固定，以间接标记目标物体。

该方案不需要在目标物体表面直接布置标记点，为无法直接贴点或不便于贴点的目标测量提供了可行空间。但该方案问题也很突出，辅助物订制需要对技术更深入的理解和更强的设计加工能力，辅助物如何设计很大程度上决定了测量的精度和可靠性，设计不合理可能造成精度下降，甚至无法正常获取测量数据，大幅增加了该方案的综合实施成本和技术难度，抬升了用户使用门槛；针对性的订制方案只能满足特定的产品测量，不同的产品须重新设计辅助方案，前期准备工作的周期和成本大幅超过测量本身，让很多用户无法接受。

可见，目前的目标标记方案普遍存在适用性、便捷性不足，精度难以保证，可靠性差，效率低、成本高等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种光学测量参考装置。